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Così si formano gli elementi pesanti nello spazio: per la prima volta osservata la loro “nascita”

Grazie al Telescopio Spaziale James Webb gli scienziati hanno osservato per la prima volta la nascita di tre elementi pesanti nello spazio: tungsteno, selenio e tellurio. Gli atomi si sono formati a seguito di una kilonova, una violentissima esplosione scaturita dalla collisione di due stelle di neutroni.
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A cura di Andrea Centini
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Credit: NASA, ESA, CSA, STScI, A. Levan/IMAPP, Warw, A. Pagan/STScI
Credit: NASA, ESA, CSA, STScI, A. Levan/IMAPP, Warw, A. Pagan/STScI

Per la prima volta gli scienziati sono riusciti a osservare la formazione di tre elementi pesanti nello spazio, una scoperta che ci aiuta a comprendere meglio come l'Universo forgia e diffonde i "mattoni" legati alla vita e altri materiali preziosi per l'umanità. Grazie all'occhio dell'avveniristico Telescopio Spaziale James Webb, infatti, è stata osservata la produzione di tungsteno, selenio e tellurio, gli elementi numero 74, 34 e 52 sulla tavola periodica messa a punto dal chimico russo Dmitrij Mendeleev alla fine del XIX secolo.

Sulla tavola degli elementi ci sono alcuni “buchi” perché non sappiamo esattamente come originano in natura determinati atomi; per quel che concerne quelli più pesanti del Ferro, gli scienziati teorizzano da tempo che vengano creati da violentissime esplosioni stellari alla stregua delle supernovae e delle kilonovae, tuttavia fino ad oggi tali elementi molto raramente sono stati osservati negli spettri di tali eventi cosmici. Nel 2017, quando fu osservata la prima kilonova in assoluto(una delle pochissime conosciute), i ricercatori trovarono la firma dello stronzio, l'elemento numero 38. Ora, grazie al più potente (e costoso) telescopio spaziale mai inviato fra le stelle, abbiamo la conferma che tali eventi danno effettivamente vita a tre di questi elementi pesanti.

A scoprire la formazione del tungsteno, del selenio e del tellurio a seguito di un fenomeno estremamente energetico è stato un team di ricerca internazionale guidato da scienziati dell'Università Radboud di Nimega (Paesi Bassi), che hanno collaborato a stretto contatto con i colleghi della Scuola di Fisica e Astronomia dell'Università di Birmingham (Regno Unito), dell'INAF – Osservatorio Astronomico di Brera (Italia), dell'Agenzia Spaziale Europea (ESA), dell'Osservatorio di Parigi (Francia) e di molti altri istituti. I ricercatori, coordinati dal professor Andrew Levan, docente presso il Dipartimento di Astrofisica dell'ateneo olandese, sono hanno identificato i tre elementi analizzando una violentissima esplosione di raggi gamma (GRB, gamma ray burst), tra gli eventi più energetici che avvengono nello spazio.

Nello specifico, stavano osservando l'evento classificato come GRB 230307A e sprigionato da una kilonova, una collisione tra stelle di neutroni talmente potente che è in grado di annientare la vita su un pianeta abitato anche a 300 anni luce di distanza (se si trova nella giusta traiettoria, come evidenziato da un recente studio). L'evento, più luminoso di 1 milione di volte della Via Lattea, si è verificato a circa 1 miliardo di anni luce dalla Terra ed è stato intercettato per la prima volta il 7 marzo di quest'anno e osservato all'inizio di aprile dal James Webb.

Grazie alla spettroscopia nel medio infrarosso (medio IR) effettuata 29 e 61 giorni dopo l'esplosione, i ricercatori hanno trovato la “firma” dei sopracitati elementi pesanti, rari ma preziosissimi. Il tellurio, ad esempio, viene utilizzato nelle celle solari e nei superconduttori; il tungsteno si impiega nelle leghe metalliche ultraresistenti; mentre il selenio è un oligoelemento essenziale per il nostro organismo e quello degli altri animali, essendo coinvolto nella protezione delle cellule dallo stress ossidativo, nella salute del sistema immunitario e nel funzionamento della tiroide, fra le altre cose. Secondo le stime degli esperti, il lampo gamma GRB 230307A avrebbe prodotto un'enorme quantità di tellurio, con una massa 300 volte superiore a quella della Terra (è una delle ragioni per cui questo elemento è così comune nello spazio, pur non essendolo sul nostro pianeta).

Credit: NASA, ESA, CSA, J. Olmsted (STScI)
Credit: NASA, ESA, CSA, J. Olmsted (STScI)

“A poco più di 150 anni da quando Dmitri Mendeleev scrisse la tavola periodica degli elementi, ora siamo finalmente in grado di iniziare a riempire quegli ultimi spazi vuoti nella comprensione di dove tutto è stato creato”, ha affermato con entusiasmo il professor Levan. Del resto, come si dice, siamo tutti polvere di stelle. Gli atomi che compongono noi e tutto ciò che ci circonda derivano infatti da fenomeni astronomici avvenuti chissà dove e chissà quando, rendendo le scoperte di questi preziosi elementi estremamente affascinanti e significative. I dettagli della ricerca “Heavy element production in a compact object merger observed by JWST” sono stati pubblicati sulla prestigiosa rivista scientifica Nature.

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